一種高抗裂混凝土的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種高抗裂混凝土，尤其涉及一種可適應深海環境的具有高強度、高工作性、高抗裂性、長壽命的混凝土。該混凝土由膠凝材料、水、空氣和摻合料摻和而成，所述膠凝材料包括水泥、粉煤灰、礦粉；所述摻合料包括碎石、河砂和減水劑；本發明的混凝土優選有利于提供混凝土工作性能、強度及耐久性能的原材料，通過各組分的合理搭配，以高摻合料用量比例、低膠凝材料用量比例為主要特征；最終形成工作性良好、強度高、抗裂性好、抗滲性好以及壽命長的適合海底工況的混凝土。
【專利說明】一種高抗裂混凝土
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種高抗裂混凝土，尤其涉及一種可適應深海環境的具有高強度、高工作性、高抗裂性、長壽命的混凝土。
【背景技術】
[0002]目前，我國對于深海用混凝土的研究剛剛起步，尤其是用于制造海底隧道工程的混凝土技術尚不成熟。眾所周知，海底隧道的建設是目前交通建設中最為復雜、標準最高的施工項目；隧道混凝土不允許出現危害性裂縫，其最大埋入深度在-40m左右。海底隧道多采用工廠化預制全斷面澆筑，一次澆筑混凝土方量達3400m3左右，設計強度為56d達到C50，同時為保證早齡期的拆模，要求3d強度達到C30。由于隧道混凝土結構需要長期承受高壓海水作用，因此對隧道混凝土的抗滲性能、抗裂性能以及長期壽命提出了更高要求。而隧道結構的復雜性以及工廠化預制施工工藝，還要求隧道混凝土應具良好工作性能以及高強度以滿足隧道預制施工。因此，如何選擇合適的混凝土原材料，配制滿足工作性、強度、抗裂性以及壽命要求的合理混凝土是目前急需解決的的問題。
[0003]因此，針對上述問題，本發明就提供一種新的高抗裂混凝土。

【發明內容】

[0004]本發明的目的是提供一種高抗裂混凝土，該混凝土以高摻合料用量比例、低膠凝材料用量比例實現提高混凝土抗 裂性、抗滲性及延長其壽命的目的。
[0005]本發明的目的是通過以下技術方案實現的:一種高抗裂混凝土，該混凝土由膠凝材料、水、空氣和摻合料摻和而成，所述膠凝材料包括水泥、粉煤灰、礦粉；所述摻合料包括碎石、河砂和減水劑。
[0006]所述混凝土由下述原料按所占混凝土體積百分比制備而成:
[0007]水泥:5.3~6.3%
[0008]粉煤灰:4.5%~5.6% ；
[0009]礦粉:3.5%~4.4% ；
[0010]水:14.4%~14.7% ;
[0011]碎石:38.4%~39.5% ;
[0012]河砂:29.0%~29.8% ；
[0013]減水劑:0.0040%~0.0042% ；
[0014]空氣:2%~3%。
[0015]所述混凝土由下述原料按所占混凝土體積百分比制備而成:
[0016]水泥:6.0%;
[0017]粉煤灰:4.7%;
[0018]礦粉:4.4%;
[0019]水:14.7%;[0020]碎石:38.9% ；
[0021]河砂:29.4%;
[0022]減水劑:0.0042% ；
[0023]空氣:2%。
[0024]所述膠凝材料由下述原料按所占膠凝材料質量百分比制備而成:
[0025]粉煤灰:20%~30%；
[0026]礦粉:25%~30%；
[0027]水泥:40%~50%。
[0028]所述膠凝材料由下述原料按所占膠凝材料質量百分比制備而成:
[0029]粉煤灰:25%；
[0030]礦粉:30%；
[0031]水泥:45%。
[0032]所述膠凝材料的用量在40(T440kg/m3之間(每立方米混凝土中所含膠凝材料的質量)。
[0033]所述混凝土的水 膠比在0.32~~0.36之間選取。
[0034]所述碎石由小石與大石按照體積比為3:7的比例組合而成。
[0035]所述小石直徑在5~IOmm之間選取。
[0036]所述大石直徑在l(T20mm之間選取。
[0037]所述水泥為P.II硅酸鹽水泥。
[0038]所述粉煤灰為I級原狀粉煤灰。
[0039]所述礦粉為S95級磨細高爐礦渣粉。
[0040]所述河砂為細度模數在2.6^3.0之間的中砂。
[0041]所述減水劑為聚羧酸系緩凝型高性能減水劑。
[0042]本發明與現有技術相比具有以下的優點:
[0043]1、本發明的混凝土優選有利于提供混凝土工作性能、強度及耐久性能的原材料，通過各組分的合理搭配，以高摻合料用量比例、低膠凝材料用量比例為主要特征；最終形成工作性良好、強度高、抗裂性好、抗滲性好以及壽命長的適合海底工況的混凝土。
[0044]2、本發明在混凝土中摻加碎石以及河砂，可將混凝土中摻合料形成空隙率降低至27%，有利于降低混凝土中膠凝材料用量；節省了制造成本，提高了產品質量。
[0045]3、本發明在混凝土中摻加粉煤灰節約了大量的水泥和其他摻合料；減少了用水量；摻入所述粉煤灰可以降低混凝土的絕熱溫升；可以大大減少混凝土的干縮變形和徐變變形，提聞體積穩定性，提聞混凝土壽命；節省了制造成本，提聞了廣品質量。
[0046]4、發明在混凝土中摻加礦粉節約了大量的水泥和其他摻合料；減少了用水量；摻入所述礦粉可以降低混凝土的絕熱溫升；可以大大減少混凝土的干縮變形和徐變變形，提聞體積穩定性，提聞混凝土壽命；節省了制造成本，提聞了廣品質量。
[0047]5、本發明通過摻入減水劑來降低混凝土升溫速率，確保混凝土經長距離輸送入模后的初凝時間大于12h以滿足隧道全斷面25~40h連續澆筑的需要，將混凝土硬化過程內部最高溫峰出現的時間延遲至50h。
[0048]6、本發明通過在混凝土中引入空氣來提高混凝土的體積穩定性、降低混凝土的粘性，提聞混凝土的施工性。
【具體實施方式】
[0049]本發明所述的高抗裂混凝土，該混凝土由膠凝材料、水、空氣和摻合料摻和而成，所述膠凝材料包括水泥、粉煤灰、礦粉；所述摻合料包括碎石、河砂和減水劑。本發明的混凝土優選有利于提供混凝土工作性能、強度及耐久性能的原材料，通過各組分的合理搭配，以高摻合料用量比例、低膠凝材料用量比例為主要特征；最終形成工作性良好、強度高、抗裂性好、抗滲性好以及壽命長的適合海底工況的混凝土。
[0050]本發明中所述混凝土由下述原料按所占混凝土體積百分比制備而成:水泥:
5.3~6.3% ;粉煤灰:4.5%~5.6% ;礦粉:3.5%~4.4% ;水:14.4%~14.7% ;碎石:38.4%~39.5% ;河砂:29.0%~29.8% ;減水劑:0.0040%~0.0042% ;空氣:2%~3%。
[0051]本發明中所述膠凝材料由下述原料按所占膠凝材料質量百分比制備而成:粉煤灰:20%~30% ;礦粉:25%~30% ;水泥:40%~50%。
[0052]本發明中所述膠凝材料的用量在40(T440kg/m3之間(每立方米混凝土中所含膠凝材料的質量)；所述混凝土的水膠比(水與膠凝材料的用量比)在0.32~~0.36之間選取；以此確保混凝土強度及壽命。
[0053]本發明中所述混凝土的出機坍落度控制在18(T220mm范圍之內。混凝土的出機坍落度應根據建筑物的結構斷面、鋼筋含量、運輸距離、澆注方法、運輸方式、振搗能力和氣候等條件決定，在選定配合比時應綜合考慮。
[0054]本發明中所述碎石是由小石與大石按照體積比為3:7的比例組合而成的5~20mm連續級配花崗巖碎石；所述小石直徑在5~10mm之間選取；所述大石直徑在l(T20mm之間選取。本發明中所述河砂為細 度模數在2.6~3.0之間的中砂。本發明在混凝土中摻加碎石以及河砂，可將混凝土中摻合料形成空隙率降低至27%，有利于降低混凝土中膠凝材料用量；節省了制造成本，提高了產品質量。
[0055]本發明中所述水泥采用P.II 42.5級或P.II 52.5級硅酸鹽水泥。
[0056]本發明中所述粉煤灰可采用I級或細度(45 μ m篩篩余)大于12%、需水量比大于100%、燒失量< 5%的準I級原狀粉煤灰。本發明在混凝土中摻加粉煤灰節約了大量的水泥和其他摻合料；減少了用水量；摻入所述粉煤灰可以降低混凝土的絕熱溫升；可以大大減少混凝土的干縮變形和徐變變形，提聞體積穩定性，提聞混凝土壽命；節省了制造成本，提聞了產品質量。
[0057]本發明中所述礦粉為S95級磨細高爐礦渣粉。本發明在混凝土中摻加礦粉節約了大量的水泥和其他摻合料；減少了用水量；摻入所述礦粉可以降低混凝土的絕熱溫升；提
高了產品質量。
[0058]本發明中所述減水劑為聚羧酸系緩凝型高性能減水劑。本發明通過摻入減水劑來降低混凝土升溫速率，確保混凝土經長距離輸送入模后的初凝時間大于12h以滿足隧道全斷面25~40h連續澆筑的需要，將混凝土硬化過程內部最高溫峰出現的時間延遲至50h。
[0059]本發明通過在混凝土中引入空氣來提高混凝土的體積穩定性、降低混凝土的粘性，提聞混凝土的施工性。
[0060]依上述各原料制成的混凝土各指標如下:[0061]初凝時間不小于720min ；
[0062]終凝時間不小于840min ；
[0063]絕熱溫升不大于42°C;
[0064]90d干燥收縮系數不大于250 X 10-6 ；
[0065]3d抗壓強度不小于30MPa ；
[0066]28d抗壓強度不小于54MPa ；
[0067]56d抗壓強度不小于60MPa ；
[0068]28d氯離子擴散系數不大于7.0 X 10-12m2/s ；
[0069]56d氯離子擴散系數不大于4.5 X 10-12m2/s ；
[0070]28d抗水壓滲透等級大于P12 ；
[0071]抗裂安全系數不小于1.4。
[0072]本發明的混凝土工作性能良好滿足全斷面澆筑施工要求，混凝土粘聚性良好，無泌水、離析現象；混凝土澆筑過程中現場留樣混凝土的強度、氯離子擴散系數、抗水壓滲透等級均滿足設計要求；該混凝土具有良好的抗裂性能，在養護措施未完全就位條件下混凝土未出現肉眼可見裂縫，滿足深海混凝土抗滲及抗裂要求。
[0073]實施例一:
[0074]本實施例中本發明中所述混凝土由下述原料按所占混凝土體積百分比制備而成:
[0075]水泥:6.0% ；
[0076]粉煤灰:4.7% ；
[0077]礦粉:4.4% ；
[0078]水:14.7%;
[0079]碎石:38.9% ；
[0080]河砂:29.4% ；
[0081]減水劑:0.0042%;
[0082]空氣:2%。
[0083]本發明中所述膠凝材料由下述原料按所占膠凝材料質量百分比制備而成:
[0084]水泥:45%；
[0085]粉煤灰:25%；
[0086]礦粉:30%。
[0087]本發明中所述膠凝材料的用量為420kg/m3 (每立方米混凝土中所含膠凝材料的質量)；所述混凝土的水膠比(水與膠凝材料的用量比)為0.35。
[0088]本發明中所述混凝土的出機坍落度為210mm。
[0089]依上述各原料制成的混凝土各指標如下:
[0090]初凝時間為960min ；
[0091]終凝時間為1050min ；
[0092]7d絕熱溫升為41.10C ；
[0093]90d干燥收縮系數為240 X 10-6 ；
[0094]3d 抗壓強度為 33.4MPa ；[0095]28d 抗壓強度為 58.5MPa ；
[0096]56d 抗壓強度為 65.4MPa ；
[0097]28d氯離子擴散系數為4.3 X l(T12m2/s ；
[0098]56d氯離子擴散系數為2.5 X l(T12m2/s ；
[0099]28d抗水壓滲透等級大于P12 ；
[0100]抗裂安全系數為1.44。
[0101]實施例一具體數據參見下表所示。
[0102]
【權利要求】
1.一種高抗裂混凝土，其特征在于:該混凝土由膠凝材料、水、空氣和摻合料摻和而成，所述膠凝材料包括水泥、粉煤灰、礦粉；所述摻合料包括碎石、河砂和減水劑。
2.根據權利要求1所述高抗裂混凝土，其特征在于:所述混凝土由下述原料按所占混凝土體積百分比制備而成:
水泥:5.3~6.3%
粉煤灰:4.5%~5.6% ；
礦粉:3.5%~4.4% ；
7jC:14.4%~14.7% ；
碎石:38.4%~39.5% ；
河砂:29.0%~29.8% ；
減水劑:0.0040%~0.0042% ；
空氣:2%~3%。
3.根據權利要求2所述高抗裂混凝土，其特征在于:所述混凝土由下述原料按所占混凝土體積百分比制備而成:
水泥:6.0% ； 粉煤灰:4.7% ；
礦粉:4.4% ；
水:14.7% ；
碎石:38.9% ；
河砂:29.4% ； 減水劑:0.0042% ； 空氣:2%。
4.根據權利要求1-3其中之一所述高抗裂混凝土，其特征在于:所述膠凝材料由下述原料按所占膠凝材料質量百分比制備而成: 粉煤灰:20%~30% ； 礦粉:25%~30% ； 水泥:40%~50%。
5.根據權利要求4所述高抗裂混凝土，其特征在于:所述膠凝材料由下述原料按所占膠凝材料質量百分比制備而成: 粉煤灰:25% ； 礦粉:30% ； 水泥:45%。
6.根據權利要求5所述高抗裂混凝土，其特征在于:所述膠凝材料的用量在40(T440kg/m3之間(每立方米混凝土中所含膠凝材料的質量)。
7.根據權利要求6所述高抗裂混凝土，其特征在于:所述混凝土的水膠比在0.32~~0.36間選取。
8.根據權利要求1-3其中之一所述高抗裂混凝土，其特征在于:所述碎石由小石與大石按照體積比為3:7的比例組合而成。
9.根據權利要求8所述高抗裂混凝土，其特征在于:所述小石直徑在ClOmm之間選取。
10.根據權利要求9所述高抗裂混凝土，其特征在于:所述大石直徑在l(T20mm之間選取。
11.根據權利要求1-3其中之一所述高抗裂混凝土，其特征在于:所述水泥為P.II硅酸鹽水泥。
12.根據權利要求1-3其中之一所述高抗裂混凝土，其特征在于:所述粉煤灰為I級原狀粉煤灰。
13.根據權利要求1-3其中之一所述高抗裂混凝土，其特征在于:所述礦粉為S95級磨細高爐礦渣粉。
14.根據權利要求1-3其中之一所述高抗裂混凝土，其特征在于:所述河砂為細度模數在2.6^3.0之間的中砂。
15.根據權利要求1-3其中之一所述高抗裂混凝土，其特征在于:所述減水劑為聚羧酸系緩凝型高性能減水劑。
【文檔編號】C04B28/08GK103482940SQ201210593947
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2012年12月31日 優先權日:2012年12月31日
【發明者】張寶蘭, 李超, 王迎飛, 劉行, 李士偉, 范志宏, 熊建波, 黃明冬, 許小華, 何雨倩, 姚靈, 李建業 申請人:中交四航工程研究院有限公司